JPH0457238B2

JPH0457238B2 -

Info

Publication number: JPH0457238B2
Application number: JP61098433A
Authority: JP
Inventors: Ansonii Rairatsuto Jon
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1985-05-01
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1992-09-10
Also published as: EP0200046A1; US4659541A; DE3668718D1; KR860009436A; ES297131Y; CN86102919A; KR940003800B1; ES297131U; EP0200046B1; JPS61253493A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景発明の分野本発明は、一般に原子炉の燃料集合体に関し、
特に、核燃料棒を支持するための多重デインプル
の改良配列を有する支持格子に関するものであ
る。

先行技術の説明多くの原子炉において、炉心は、多数の長い燃
料集合体から構成されている。慣用の構造による
これ等の燃料集合体は、複数の支持格子によつて
組織化された配列に保持された複数の燃料棒を含
み、これ等の支持格子は、燃料集合体の長さに沿
つて軸方向に隔てられ、燃料集合体の複数の長い
制御棒案内シンブルに固着されている。燃料集合
体の両端の上部ノズル及び下部ノズルは、燃料棒
の両端から上方及び下方に若干延びた案内シンブ
ルに固着されている。

当該技術において周知の支持格子は、炉心内に
おいて燃料棒の間隔を正確に保ち、棒の振動を防
ぎ、燃料棒を横方向に支持し、長手方向の運動に
対して燃料棒を或る程度まで摩擦的に制限するた
めに用いられている。慣用構造の支持格子は、燃
料棒及び制御棒案内シンブルを個別に受け入れる
セルを形成するように卵詰め枠の形状とした多数
の差し込み式ストラツプを備えている。燃料棒を
受け入れ所定の軸方向位置に支持する各格子のセ
ルは、典型的には、差し込み式ストラツプの金属
に形成した比較的剛の突部（デインプルと呼ばれ
る）と、比較的弾性のあるばねとの少なくとも一
方を使用する。各セルのばね及びデインプルは、
該セルを貫いて延びるそれぞれの燃料棒と摩擦的
に係合し又は接触する。更に、外側ストラップ
は、互いに固着され、支持格子に強度及び剛性を
付与するように格子ストラツプの外周部を囲んで
いる。

先行技術による代表的な支持格子は、米国再発
行特許第28079号、米国特許第3679547号、第
4090918号、第4111348号、第4124444号、第
4125435号、第4137125号、第4325786号、第
4364902号、第4411862号及び、第4474730号各明
細書に記載されている。

ジルカロイ材料から形成されている支持格子の
場合、格子ばねは、照射及び温度の影響のため、
燃料集合体を原子炉の炉心内に装荷した後は、そ
の設計予負荷を維持できない。或る事情の下で
は、燃料棒の曲げを制御するために必要と考えら
れているばね力及びばね率ないしは弾性率を達成
することは困難となる。

そのため、最小の経時的な劣化で炉心内の燃料
棒を支持するのに必要な力を出すことの可能な燃
料集合体の支持格子の改良されたデインプル配列
の必要性が存在する。

発明の概要本発明は、前述の必要性を満たす燃料集合体の
支持格子構造を提供するものである。先行技術に
よる格子構造と同様に、本発明による支持格子
も、燃料棒を個別に受け入れるセルを形成するよ
うに卵詰め枠の形状を有する多数の差し込み式ス
トラツプによつて形成されている。しかし、本発
明による支持格子のストラツプの各交点における
ストラツプの接合は、溶接ビードの形成によつて
行なわれている。また、個別のセルの各壁部の上
端部及び下端部には、複数のデインプルから成る
デインプル組が形成されている。これ等の複数の
デインプル組の位置は、支持格子のセルの壁部に
おける潜在モーメントを最小とする。好ましく
は、各デインプル組は、１つのセル中に突入して
いる２つの外側デインプル（即ち上側デインプル
及び下側デインプル）と、隣接したセル中に反対
方向に突入している中間デインプルとから構成さ
れている。或るセルにおいて、それぞれのデイン
プル組中のデインプルの多くの異なつた配列が本
発明の範囲内において可能である。この形式の構
造は、燃料棒の横方向変位及び回動が拘束される
半剛性のセルを形成する。

従つて、本発明は、中空セルのマトリツクスを
形成するように配列された複数の差し込み式スト
ラツプを有する改良型の燃料棒支持格子に向けら
れている。各中空セルは、１本の燃料棒を受け入
れると共に、隣接した中空セルと共有の複数対の
向かい合う長い壁部によつて画定されている。単
一の中空セルを画定する前記複数対の壁部の各々
は、該単一の中空セルの周囲の一部分を形成する
一方の側面と、該単一の中空セルの回りに隣接し
て配設された複数の中空セルのうち１つの中空セ
ルの周囲の一部分を形成する他方の側面とを備え
る。この支持格子に含まれた改良点は、(a)該支持
格子の各中空セルを画定する前記複数対の壁部の
各々の上端部に形成された、第１組のデインプル
と、(b)該支持格子の格中空セルを画定する前記複
数対の壁部の各々の下端部に形成された、第２組
のデインプルと、を有し、(c)デインプルの前記第
１組及び第２組の各々は、１対の上側及び下側デ
インプルと、中間デインプルとから構成されてお
り、該上側及び下側デインプルは、各組の前記デ
インプルが形成されている前記壁部の同じ一方の
側面から外方に突出し、該中間デインプルは、前
記上側及び下側デインプルの間に該上側及び下側
デインプルに近接して配設されると共に、各組の
デインプルが形成された前記壁部の他方の側面か
ら外方に突出しており、(d)前記第１組及び第２組
の前記デインプルは、それぞれの前記中空セルの
うち隣接する中空セルを経て燃料棒が受け入れら
れた時に該燃料棒と弾性的に摩擦係合する、こと
である。

本発明の前述した利点及びその他の利点は、本
発明の好適な実施例を図示した図面に関する以下
の詳細な説明を読むことにより当業者にとつて明
らかとなろう。

発明の詳細な説明以下の説明において、同一符号は各図を通じて
同一の部分又は対応する部分を表わすように用い
られている。また、以下の説明において、「前
方」、「後方」、「左側」、「右側」、「上方」又は「
下
方」等の用語は、説明の都合上用いられており、
本発明を限定するように解釈されるべきではな
い。

全体的な説明図面、特に第１図を参照すると、燃料集合体１
０が、垂直方向の長さを短縮して立面で図示され
ている。燃料集合体１８は、基本的に、原子炉
（図示せず）の炉心領域において下部炉心板（図
示せず）上に燃料集合体１０を支持するための下
端構造、即ち下部ノズル１２と、下部ノズル１２
から上方に突出するように長手方向に延びる多数
の案内管、即ち案内シンブル１４とを備えてい
る。また、燃料集合体１０は、以下に詳細に説明
するように、本発明に従つた改良構造を備えた複
数の横格子（支持格子）１６を備えている。改良
型の支持格子１６は、案内シンブル１４及び長い
燃料棒１８の組織化された配列に沿つて軸方向に
隔てられており、燃料棒１８は、格子１６によつ
て横方向に隔てられ支持されている。燃料集合体
１０は、その他に、中心部に配設された計装管２
０と、案内シンブル１４の上端部に固着された上
端構造、即ち上部ノズル２２も備えている。この
ように各部を配列して、燃料集合体１０は、燃料
集合体１０の各部を損傷させることなく普通の仕
方で取り扱うことの可能な一体的なユニツトを形
成する。

前述したように、燃料集合体１０において列状
に配設された燃料棒１８は、燃料集合体１０の長
さに沿つて隔てられた本発明の改良型の格子１６
によつて、相互から隔てられた関係に保持されて
いる。各燃料棒１８は、燃料ペレツト２４を含
み、燃料棒１８の両端は、上部端栓２６及び下部
端栓２８により閉ざされ、燃料棒１８を気密に封
止している。通常、プレナムばね３０が上部端栓
２６と燃料ペレツト２４との間に配設され、燃料
ペレツト２４を燃料棒１８内で密に積み重ねられ
た関係に保持する。核分裂物質からなる燃料ペレ
ツト２４は、加圧水型原子炉の反応出力の発生を
担つている。水又はほう素含有水のような液体減
速・冷却材は炉心に発生した熱を取り出して有用
な仕事を行なわせるために、炉心の燃料集合体を
通つて上方に圧送される。

多数の制御棒３２は、核分裂過程を制御するた
めに、燃料集合体１０中の所定位置に配設された
案内シンブル１４内において往復運動するように
なつている。より詳細には、上部ノズル２２は、
半径方向に延びる腕又はフルーク３８を有する雌
ねじ付円筒状部材３６を備えた棒クラスタ制御機
構３４を含んでいる。各腕３８が制御棒３２に結
合されているので、棒クラスタ制御機構３４は、
案内シンブル１４内で垂直方向に制御棒３２を移
動させ、それにより、全て周知の態様で燃料集合
体１０における核分裂過程を制御するように、作
動可能である。

改良型の燃料棒支持格子構造原子炉の炉心内において燃料棒１８間の間隔を
正確に保持し、その横方向及び長手方向の運動を
防止し、燃料棒１８がその使用寿命の間に撓む可
能性を最小とするために、本発明の原理に従つて
改良された支持格子１６は、燃料棒１８の長手方
向軸線に向かつて半径方向内方に指向する力を各
個別の燃料棒１８の円周回りに加えるように構成
されている。第２図〜第７図を参照して説明する
と、改良型の格子１６は、中空セル４２のマトリ
ツクスを形成するように卵詰め枠状に相互に差し
込まれた多数の内側ストラツプ４０を有し、これ
等のセル４２のうちの大部分は、１本の燃料棒１
８を個別に受け入れ、少ない部分は、１本の制御
棒案内シンブル１４を受け入れる。内側ストラツ
プ４０は各交点において溶接ビード４３の形成に
よつて接合される。１本の燃料棒１８を各々受け
入れるための各セル４２は、隣接した複数のセル
４２との共有である２対の向かい合う長い壁部４
４により画定されている。１つのセル４２を形成
している複数の対の各壁部４４は、単一のセル４
２の周囲の一部をなす一方の側面４６と、この単
一のセル４２に近接してその回りに配設された幾
つかのセル４２の周囲の一部を形成する反対側の
側面４８も備えている。

各支持格子１６に組み込まれた本発明の改良点
は、第３図〜第７図に詳細に示すように、第１組
５０のデインプルを含み、これ等のデインプル
は、格子１６の各セル４２を画定する対の各壁部
４４の上端部５２に形成されている。各格子１６
は、第２組５４のデインプルも含み、これ等のデ
インプルは、各セル４２を画定する対の各壁部４
４の下端部５６に形成されている。

より詳細には、第１組５０、第２組５４のデイ
ンプルは、１対の上側デインプル５８及び下側デ
インプル６０（セル４２の壁部４４の同一の側面
４６から外方に突出している）と、中間デインプ
ル６２（上側及び下側デインプル５８，６０に近
接してそれ等の間に配設され、壁部４４の側面４
８から反対方向に突出している）とを備えてい
る。各セル４２を形成する複数対の壁部４４上の
デインプルの第１組５０は、ほぼ同一の高さに形
成されている。同様に、各セル４２を画定する壁
部４４上のデインプルの第２組５４も、ほぼ同一
の高さに形成されている。

第１組５０及び第２組５４のデインプル５８，
６０，６２は、それぞれのセル４２に通して受け
入れられた燃料棒１８と弾性的に摩擦係合するよ
うになつている。特定的には、デインプル５８，
６０，６２は、内側ストラツプ４０のジルカロイ
のような金属材料から、型の使用による普通の穴
開け・変形技術のような適宜の方法で製作され
る。デインプル５８，６０，６２は、ほぼＵ字の
形状を有し、また、セル４２の壁部４４から外方
に食い違いに交互に突出しているので、該デイン
プル５８，６０，６２は比較的剛な突出部分を形
成し、内側ストラツプ４０（デインプル５８，６
０，６２はこのストラツプと一体的に成形され
る）が比較的可撓性であつても、高弾性率を実現
すると共に、燃料棒１８上に制御された力を与え
ることができる。互いに止着され、内側ストラツ
プ４０の周囲を囲み、そして該内側ストラツプ４
０に接続される一連の外側ストラツプ６４によつ
て、格子１６に付加的な強度及び剛性が付与され
る。

第８図に示した２本の燃料棒１８は、改良型の
支持格子１６中の２つの隣接したセル４２を通し
て配設されている。第８図には、セル４２を画定
する壁部４４のデインプルの第１組５０、第２組
５４の構成によつて、２つの燃料棒１８が格子１
６の頂部の上方において相互に近付くように湾曲
する傾向に抗する力がどのようにして与えられる
かが図示されている。第１に、別個の各燃料棒１
８の横方向の回動は、制限モーメントを与える各
デインプル組でのデインプルの力によつて制限さ
れる。第２に、直接の圧縮下にある特定のデイン
プル組、例えば第８図の燃料棒１８間の壁部４４
上のデインプルの第１組５０は、セル４２の壁部
４４を横切る負荷の通路が互いに非常に接近して
いるため、非常に剛である。この剛性は、燃料棒
１８が互いに近接する方向の横向きの運動を制限
する。更に、燃料棒１８に対する、向かい合う壁
部に設けられた向かい合うデインプル組５０，５
４の相互作用によつて、各デインプル組５０，５
４の高さのところで、制限モーメントへの第３
の、しかし小さな寄与が与えられる。

第９ａ図〜第９ｅ図には、改良型の支持格子１
６の単一のセル４２ａを形成する４つの向かい合
つた壁部４４のうち２つの壁部に設けられた第１
組５０、第２組５４のデインプル５８，６０，６
２の４つの異なつた配列が示されている。他の２
つの壁部４４も、これ等のうち任意の配列を有し
ていてよい。第９ａ図において、１つのセル４２
ａを形成している１対の壁部４４のうち一方の壁
部４４ａに設けられた第１組５０及び第２組５４
の上側デインプル５８及び下側デインプル６０
と、他方の壁部４４ｂに設けられた第１組５０及
び第２組５４の中間デインプル６２とは、壁部４
４ａ，４４ｂの外側の側面４８から外方に突出し
ている。他方では、単一のセル４２ａを形成する
１対の壁部４４のうち前記一方の壁部４４ａ上の
第１組５０及び第２組５４の中間デインプル６２
と、前記他方の壁部４４ｂ上の第１組５０及び第
２組５４の上部デインプル５８及び下部デインプ
ル６０とは、壁部４４ａ，４４ｂの向かい合つた
内側の側面４６から、該単一のセル４２ａ中に内
方に突入している。

第９ｂ図において、単一のセル４２ａを形成す
る１対の壁部４４の両方の壁部４４ａ，４４ｂ上
の第１組５０及び第２組５４の上側デインプル５
８及び下側デインプル６０は、壁部４４ａ，４４
ｂの外側の側面４８から外方に突出している。他
方では、この単一のセル４２ａを形成する１対の
壁部４４ａ，４４ｂに設けられた第１組５０及び
第２組５４の中間デインプル６２は、壁部４４
ａ，４４ｂの向かい合つた内側の側面４６から内
方に突入している。

第９ｃ図において、単一のセル４２ａを形成す
る１対の壁部４４の両方の壁部４４ａ，４４ｂに
ある第１組５０及び第２組５４の上側デインプル
５８及び下側デインプル６０は、壁部４４ａ，４
４ｂの向かい合う内側の側面から単一のセル４２
ａ中に内方に突入している。他方、該単一のセル
４２ａを形成する１対の壁部４４の両方の壁部４
４ａ，４４ｂに設けられた第１組５０及び第２組
５４の中間デインプル６２は、壁部４４ａ，４４
ｂの外側の側面４８から外方に、隣接したセル４
２ｂ，４２ｃ中に突出している。

第９ｄ図において、単一のセル４２ａを形成す
る１対の壁部４４の一方の壁部４４ａにある第１
組５０の上側デインプル５８及び下側デインプル
６０とその第２組５４の中間デインプル６２、並
びに、その他方の壁部４４ｂの第２組５４の上側
デインプル５８及び下側デインプル６０と第１組
５０の中間デインプル６２は、それぞれ壁４４
ａ，４４ｂの外側の側面４８から外方に突出して
いる。他方では、単一のセル４２ａを形成する１
対の壁部４４のうち一方の壁部４４ａにある第１
組５０の中間デインプル６２と第２組５４の上側
デインプル５８及び下側デインプル６０、並び
に、他方の壁部４４ｂにある第１組５０の上側デ
インプル５８及び下側デインプル６０とその第２
組５４の中間デインプル６２は、それぞれ壁部４
４ａ，４４ｂの内側の側面４６から内方に、単一
のセル４２ａ中に突入している。

第９ｅ図において、単一のセル４２を形成する
１対の壁部４４のうち一方の壁部４４ａに設けら
れた第１組５０の上側デインプル５８及び下側デ
インプル６０とその第２組５４の中間デインプル
６２、並びに、他方の壁部４４ｂにある第１組５
０の上側デインプル５８及び下側デインプル６０
と第２組５４の中間デインプル６２は、それぞれ
壁部４４ａ，４４ｂの外側の側面４８から外方
に、隣接したセル４２ｂ，４２ｃ中に突入してい
る。他方では、単一セル４２ａを形成する１対の
壁部４４のうち一方の壁部４４ａにある第１組５
０の中間デインプル６２と第２組５４の上側デイ
ンプル５８及び下側デインプル６０、並びに、他
方の壁部４４ｂにある第１組５０の中間デインプ
ル６２と第２組５４の上側デインプル５８及び下
側デインプル６０は、それぞれ壁部４４ａ，４４
ｂの内側の側面４６から内方に、単一のセル４２
ａ中に突入している。

本発明をその特定の実施例について以上に説明
したが、本発明は、前述した実施例以外にも種々
変更して実施できるので、前述した特定の構成
は、単なる例示に過ぎず、本発明を限定するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による改良された構造を使用
する燃料棒の支持格子を備えた燃料集合体の一部
断面側面図、第２図は、本発明による改良された
構造を備えた第１図の燃料棒支持格子を示す平面
図、第３図は、第２図の支持格子の右下隅の部分
を示す拡大部分平面図、第４図、第５図、第６図
及び第７図は、支持格子の１つのセルの壁部に設
けられたデインプル組と各デインプル組を形成す
るデインプルの配列とを示す、それぞれ第３図の
４−４線、５−５線、６−６線及び７−７線に沿
つた断面図、第８図は、本発明の改良型の支持格
子の２つの隣接したセル内の２本の燃料棒と、支
持格子内にデインプル組の配列によつて形成され
た制限部とを示す断面図、第９ａ図、第９ｂ図、
第９ｃ図、第９ｄ図及び第９ｅ図は、改良型の支
持格子におけるセルの向かい合つた２つの壁部に
設けられたデインプル組の各デインプルの異なつ
た可能な配列を示す説明図である。１０……燃料集合体、１６……支持格子、１８
……燃料棒、４０……ストラツプ、４２，４２
ａ，４２ｂ，４２ｃ……中空セル、４４，４４
ａ，４４ｂ……ストラツプの壁部、４６……壁部
の一方の側面、４８……壁部の他方の側面、５０
……デインプルの第１組、５４……デインプルの
第２組、５２……壁部の上端部、５６……壁部の
下端部、５８……上側デインプル、６０……下部
デインプル、６２……中間デインプル。

Claims

【特許請求の範囲】１中空セルのマトリツクスを形成するように配
設された複数の相互に差し込まれたストラツプを
含み、各中空セルが、１本の燃料棒を受け入れる
と共に、隣接した中空セルと共有の複数対の向か
い合う長い壁部によつて画定されており、単一の
中空セルを画定する前記複数対の壁部の各々は、
該単一の中空セルの周囲の一部分を形成する一方
の側面と、該単一の中空セルの回りに隣接して配
設された複数の中空セルのうち１つの中空セルの
周囲の一部分を形成する他方の側面とを備えてい
る、燃料棒の改良型支持格子において、 (a) 該支持格子の各中空セルを画定する前記複数
対の壁部の各々の上端部に形成された、第１組
のデインプルと、 (b) 該支持格子の格中空セルを画定する前記複数
対の壁部の各々の下端部に形成された、第２組
のデインプルと、を有し、 (c) デインプルの前記第１組及び第２組の各々
は、１対の上側及び下側デインプルと、中間デ
インプルとから構成されており、該上側及び下
側デインプルは、各組の前記デインプルが形成
されている前記壁部の同じ一方の側面から外方
に突出し、該中間デインプルは、前記上側及び
下側デインプルの間に該上側及び下側デインプ
ルに近接して配設されると共に、各組のデイン
プルが形成された前記壁部の他方の側面から外
方に突出しており、 (d) 前記第１組及び第２組の前記デインプルは、
それぞれの前記中空セルのうち隣接する中空セ
ルを経て燃料棒が受け入れられた時に該燃料棒
と弾性的に摩擦係合する、ように改良された燃料棒の支持格子。